Báo cáo khoa học nghiên cứu phương pháp xác định tỷ lệ nước đóng băng

Báo cáo khoa học nghiên cứu phương pháp xác định tỷ lệ nước đóng băng bên trong thực phẩm theo nhiệt độ

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỶ LỆ NƯỚC ĐÓNG BĂNG BÊN

TRONG THỰC PHẨM THEO NHIỆT ĐỘ LẠNH ĐÔNG

Nguyễn Tắn Dũng (1), Trịnh Văn Dũng (2), Trần Đức Ba (3)

(1)Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, (2) Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM

(3) Trường Đại học Công Nghiệp Tp.HCM (Bài nhận ngày 27 tháng 12 năm 2007, hoàn chính sửa chữa ngày 03 thang 07 nam 2008)

TÓM TẤT: Thực tế cho thay rang qua trinh lanh dong thuc pham dé bao quan, kéo dai thời gian sử dụng sẽ đạt hiệu quả nhất khi nhiệt độ nguyên liệu đạt tới nhiệt độ lạnh đồng toi

tu, tại đó nước tự do đóng băng hoàn toàn, vì sinh vat mắt môi trường sống và bị giết chết hoặc bị mất khả năng sinh trưởng và phát triển Chính vì lý do đỏ, chúng tôi đã nghiên cứu phương pháp xác định tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ lạnh động, thông qua phương pháp này sẽ xác định được nhiệt độ lạnh đông toi uu, kết qua thu dugc làm cơ sở cho việc tinh toan thiết kế, ché tao hé thong lanh (HTL), hé thong say thang hoa (HT- “STH) chính xác hơn, đồng thời vận hành HHIL, HT-STH đạt hiệu quả hơn, năng suất làm việc tốt hơn, tiết kiện năng lượng rất nhiều và nâng cao tuổi thọ máy nén lạnh trong quá trình sản xuất

Mặt khác, trong kỹ thuật sấy thăng hoa việc xác định tỉ lệ nước đúng băng theo nhiệt độ lạnh đông của vật liệu sấy rất quan trong, bởi vì thông qua thông số nhiệt - vat ly nay sẽ xác định được nhiệt độ lạnh đông tối tu và nước tụ do trong vật liệu ẩm dong bang hoan toan, lượng ẩm đóng băng này cũng chính là lượng ẩm cân thăng hoa ở giai đoạn sấy thăng hoa, rút ngăn thời gian quá trình sấy

1 ĐẶT VẤN DE

Khi nghiên cứu chế biến lạnh đông thực phẩm để bảo quản, kéo dài thời gian sử dụng hoặc

để thực hiện quá trình sấy thăng hoa thì vấn đề đặt ra ở đây: làm thế nào biết được lạnh đông ở

nhiệt độ âm nào là tối ưu Nếu lạnh đông ở nhiệt độ âm quá thấp thi HTL tiêu tốn rất nhiều năng lượng, mặt khác thực phẩm bị giảm chất lượng rất nhiều, còn nếu lạnh đông ở nhiệt độ

âm cao thì vi sinh vật vẫn tồn tại và phát triển làm thực phẩm hư hỏng Thực tế ở các nhà máy đông lạnh thực phẩm người ta lạnh đông đến một nhiệt độ âm nào đó, sau đó lay mau kiém tra

vi sinh nếu vi sinh vật bị giết chết hoặc mất khả năng sinh trưởng và phát triển là đạt, làm như thế không biết được lạnh đông ở nhiệt độ nào là tối ưu Vì vậy, việc nghiên cứu đưa ra phương

pháp xác định tỷ lệ nước đóng băng của thực phẩm theo nhiệt độ lạnh đông là rất cần thiết, qua

đó sẽ xác định được nhiệt độ lạnh đông tối ưu (N”iệt độ lạnh đông tối ưu là ứng với nhiệt độ

đó thì nước tự do trong thực phẩm đóng băng hoàn toàn, vi sinh vật sẽ bị giết chết hoặc ngừng hoạt động) Trong sẫy thăng hoa nếu vật liệu sấy được làm lạnh đông tại nhiệt độ lạnh đông tối

ưu thì kết thúc giai đoạn sấy thăng hoa ẩm tự do hóa hơi hết hoàn toàn, do đó giai đoạn sấy chân không cuối cùng chỉ việc tách ẩm liên kết còn lại Mặt khác khi biết nhiệt độ lạnh đông tối ưu và tỷ lệ nước đóng băng thì việc tính toán thiết kế, chế tạo HTL, TH-STH sẽ chính xác hơn

2.NOI DUNG

2.1 Cơ sở khoa học xác định tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ lạnh đông

2.1.1 Các giả thiết ban đầu khi thiết lập bài toán

- Hàm mục tiêu cẦn xây dựng có đạng: Ø= f(T., Tọ, t, R) (1)

Trang 58

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 11, SỐ 09 - 2008

Trong đó: xem các thông số nhiệt- vật lý vật liệu âm gần như không đổi

eT, [°C]: nhiét độ trung bình vật liệu ẩm cần lạnh đông, T, < Tụ (nhiệt độ kết tỉnh của

nước trong vật liệu ẩm nghiên cứu: Tụ, = -1,15 + -1,5°C)

e = To [°C]: nhiét d6 méi trudng lanh dong

e¢ §=2R [ml]: bé day cia vat ligu ẩm dạng phẳng cần nghiên cứu

e =p [kg/m3]: khéi lượng riêng của vật liệu ẩm

e - C„„|kJ/(kgK)]: nhiệt dung riêng của ẩm (nước) có trong vật liệu ẩm

e - Cạ; [kJ/(kgK)]: nhiệt dung riêng của ẩm (nước) đóng băng bên trong vật liệu âm

© Cx [kJ/(kgK)]: nhiét dung riêng của chất khô tuyệt đối của vật liệu âm

° øc [0.1]: tỷ lệ nước đóng băng trung bình theo nhiệt động lạnh đông của vật liệu 4m

¢ @=G,/G, € [0,1]: tỷ lệ âm (nước) đóng băng bn trong vật liệu ẩm

se Gnb, Ơn, G [kg]: khối lượng âm (nước) đã đóng băng và tông khối lượng âm (nước)

có trong vật liệu và khôi lượng vật liệu âm

_®_ Wa=G/G e (0,1): tỷ lệ âm (hay độ âm tương đối) có trong vật liệu và được phân bố

đều

e = L [kJ/kg]: ẩn nhiệt đông đặc của nước

e _ t[h]: là thời gian làm lạnh đông vật liệu

- Làm lạnh đông tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ với mô hình dạng tắm phẳng, xem hình 1

e _ dx: bề dày của lớp nước đóng băng trong vật liệu ẩm khi T, bắt đầu bé hơn Tụ,

e _ F[mi]: tiết diện trao đổi nhiệt của vật liệu 4m dạng tắm phẳng

e Z[W/(m.4ộ)]: hệ số tỏa nhiệt của môi trường làm lạnh đông

e - Điều kiện ban đầu: khi T; = Tụ thì t =0, œ= 0; ® =0,

e - Điều kiện biên: khi r = 0 thì x = 0; khi t = : thì x = ỗ

# 1 ssf+ & ` Ô ÔÒÔ ,ÔÔÔÀ AÁA.Ặ @

Ber ce eeewe «tee cage Bere

2.1.2 Thiết lập bài toán xác định ty lệ nước đóng băng

- Phương trình cân bằng nhiệt: dQ = dQ1 + dQ2 (2) , Co nghia nhiệt lượng của vật liệu âm trao đổi nhiệt với môi trường bằng tong nhiệt lượng lây Ta đê làm kêt tinh am bén trong vật liệu âm và nhiệt lượng lây ra đê làm giảm nhiệt độ vật liệu âm từ nhiệt độ kêt tính Tx;¡ xuông nhiệt độ Tc,

Trong đó: xem hình 2

ATC]

0 DD >< 2 *!

Tục 3 ! t [hy

Te « t ca ! số

Tạ | -—-—-~~~~~=~===4 - 5e

Hình 2 Đồ thị T-v của quá trinh làm lạnh đông thực phẩm; (1) - Giai đoạn kết tính Tụ; = const; (2) -

Giai đoạn hạ nhiệt độ từ Tụ: xuống T

e dQ [kJ]: dong nhiét trao déi giữa phân tổ lớp băng dx có nhiệt độ Tụ: với môi trường làm lạnh đông có nhiệt độ Tọ

_ dQ1 [kJ]: dong nhiét lấy ra để làm kết tinh nước trong vật liệu 4m làm lạnh đông tại _e _ đQ2[kJ]: dòng nhiệt lấy ra để giảm nhiệt độ vật liệu 4m làm lạnh đông từ nhiệt độ Tụ xuông nhiệt độ T

1x

a a

e dQ: = L.dGn = L.o.W dG = L.o.Wa.p.F.dx (4)

« dQ;= [Ca(1 - ©).Wa + Cop © Wa + Cox.(1 — Wa)].(Tit — Te) p.F.dx (5)

e Thay (3), (4), (5) vào (2) sẽ thu được:

Guat Pde = [L.0.Wat [Con(1 - ©).Wa + Cor 0 Wa

aa

+ Cøx.(1 — W¿)].(Tk: — Te)] p.F.dx (6)

e - Biến đổi (6) rồi lấy tích phân hai về sẽ thu được:

[L.@œ.W¿ + [Cpn(1 - @).Wa + Cob © Wa + Cok.(1 — Wa)]-(Tit — Te)] p-5 C + ~)

= (Tt — To).t

(7)

e Bién déi (7) và thay 5 = 2R sé thu dugc:

Qt (7, — 1n)

———.———_-|C„.W,+C „.(L-H,)|Œ„—T,

2= 2.o.R 1+ Bi | pn a pk JK kt c)

LW, + (Cop — Cm) Wa (Teg -T.) ®

Trang 60

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 11, SỐ 09 - 2008 Đặt: A =3,6œ/(2.p); hệ số 3,6 chuyển đổi từ t[h] > t[s] v Q[J] —> Q[k!]

B=Œu.Wa+ C.(1—Wa); C=L.W¿; D=(Cj—Cnn).W¿; BI= œ.R/À,

A.r1„ — 1,

4z — T4) - B.Œ„ —T,)

C+ DAT,, -T.)

Khi ta giữ Tọ = const; Tụ; = const; R = const; xem t = f(T), luc d6 ham œ được xác định như sau:

AT, -T,)

(10)

C+ DT, -T)

Trong do: T [°C]: nhiệt độ vật liệu ẩm lạnh đông, T chạy từ Tụ đến T, Như vậy, tỷ lệ nước đóng băng trung bình theo nhiệt độ của vật liệu âm lạnh đông được xác định:

AAT, -T

_ 4 4 o= .| oT) aT = = Rtn /0)-80-D ar

Tụ

R(q+Bj.Œ,—T,)}C+DŒ,-T) D D? (Ty -T.)

(12)

Công thức (12) là cơ sở xác định tỷ lệ nước đóng băng trung bình theo nhiệt độ vật liệu lạnh đông

Nếu hàm r = ẤT) theo quy luật r = f(T) = a1T2 + b1T + c1, thay vào (12) sẽ xác định được:

a-.2._— BE, 14-2 D (,„-T,) C (7, -7)

A(T, mí

& 2_ m2\ 5 a _

Rq+Bi.d,-T) 1L 2p) A+ coon, T,)

+[c¡ +(C + DTu)|D.+(C3 DI) ae [Ly 1+ 2 Ca —7)] (13)

Nếu hàm z = f{T) theo quy luật hàm mõ r = f{T) = exp(a¡T + bị), khai triển thành x: =, (a,.7)" hey

chuối Mac Laurm t = f(T) = Bi yet! thay vào (12) rồi tính tương tự

„=0 H:

a AGT) _ ƒ aj 00 lar B BC In a)

Rq+Bj.f,-T7)‡ C+DŒ,-T) =D D?Œ,-T,) 1+—(/, -T D oh )

Van để quan trọng ở đây là qua thực nghiệm phải xác định hàm quan hệ giữa thời gian — nhiệt độ của vật liệu lạnh đông + = f{T) và các hệ số aj, bạ, cị, vì ứng với mỗi loại vật liệu

làm lạnh đông khác nhau sẽ có hàm t = Í(T) biên đôi theo quy luật khác nhau, điêu đó phụ

thuộc rất nhiều vào tính chất nhiệt -vật lý, sau đó thay vào (13) hoặc (14) sẽ tính được ® Trước khi xác định @ can phải xác định các đại lượng nhiệt — vật lý: A, B, C, D, R, chuẩn

số không thứ nguyên Bi = œ.R/2 và T;, To bằng thực nghiệm, đồng thời xây dựng hàm số t =

f{T) quan hệ giữa nhiệt độ vật liệu [”C]- thời gian [h] lạnh đông từ số liệu thực nghiệm đo đạc được

2.2 Thiết bị dụng cụ, nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Thiết bị dụng cụ nghiên cứu

Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm sử dụng để thực nghiệm xác định các thông số như z[h]: thời gian làm lạnh đông, T,, T¿ Tọ [”C]: nhiệt độ tâm, bề mặt của vật liệu lạnh đông và nhiệt độ môi trường lạnh đông bao gồm các dụng cụ, thiết bị sau:

Ba bộ hiển thị nhiệt độ Dual Digital Thermometer, made in Japan, đo nhiệt độ

Đồng hồ do thoi gian Casio, made in Japan JHé thống lạnh (HTL) hai cấp nén (chúng tôi

tự tính toán thiệt kê, chê tạo DL-3), xem hình 3

Hình 3 Hệ thống lạnh 2 cấp nén DL-3 chạy cho tủ đông gió (-50 + - 45)°C

2.2.2 Nguyên vật liệu nghiên cứu

Bảng 1.Thành phần hoá học cơ bản của nguyên liệu

Nước Protein thô (%) Lipit Tro Vitamine nhóm

Loại tôm

Tom si 75,22 + 0,55 21,04 + 0,48 1,83 + 0,06 1,91 + 0,05 170 + 0,045

ôm sú

(72,31 + 77,29) (19,25 + 23,45) (1,62 + 2,12) (1,91 + 2,21) (165,7 + 173,4) 76,49 + 0,55 19,89 + 0,5 1,76 + 0,06 1,92 + 0,05 134 + 0,045 Tôm bạc

(74,31 + 77,30) (19,25 + 22,63) (1,52 + 2,09) (1,89 + 2,11) (130,6 + 165,9) 75,34 + 0,63 20,04 + 0,56 1,84 + 0,06 2,09 + 0,05 167 + 0,045 Tôm thẻ

(72,31 + 78,75) (18,98 + 23,72) (1,71 + 2,08) (1,95 + 2,35) (156,3 + 179,5)

Trang 62

TAP CHi PHAT TRIEN KH&CN, TẬP 11, SỐ 09 - 2008

Đối tượng nghiên cứu là thủy hải sản nhóm giáp xác như: tôm sú, tôm bạc và tôm thẻ

Hiện nay công nghệ nuôi tôm đã phát triển mạnh mẽ trên toàn quốc Có được sự phát triển đó

là nhờ quá trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước, đồng thời tiếp thu những thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới Đó chính là nền tảng cho sự phát triển toàn diện và bền vững của ngành nuôi tôm tại Việt Nam, tạo ra lợi ích xã hội, kinh tế rất lớn cho Quốc Gia Tôm làm nghiên cứu có kích thước: nửa bề dày R = 6.10”m; chiều dải l = (70+75).10”m Thành phần hoá học cơ bản của nguyên liệu tôm sú, tôm bạc, tôm thẻ được phân tích tại Trung

Tâm Phân Tích Hóa Học và Thực Phẩm 79 — Trương Định, Q.1, Tp.HCM trình bày ở bảng 1 2.3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm và bằng phương pháp xây dựng mô hình toán

- Để xác định tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ lạnh đông của vật liệu chúng tôi đã thiết

kế, chế tạo HTL hai cấp nén DL~3, nhiệt độ âm (-50 + -45)”C và thực nghiệm trên HTL DL-3 này Dùng đồng hồ xác định thời gian làm lạnh đông, dùng ba bộ cảm biến và hiển thị nhiệt độ

để xác định: nhiệt độ môi trường làm lạnh đông (Tạ), nhiệt độ bề mat (T,) và nhiệt độ tâm (T.) của vật liệu làm lạnh đông, lúc đó nhiệt độ trung bình của vật liệu â ầm ở dạng tam phẳng được xác định theo công thức:

6

T=T,= sÌrœ = 0,5.(Te+T,) [°C] (15)

0

3.KET QUA VA BAN LUAN

3.1 Kết quả nghiên cứu

Xác định các đại lượng vật lý: Từ kết quả đo đạc bằng thực nghiệm và ¿ham khảo tài liệu (TKTL) /1IJ, /27 sẽ tính được các thông sô nhiệt - vật lý của vật liệu làm lạnh đông, xem kêí quả ở bảng 2

Bảng 2 Các đại lượng nhiệt — vật lý của nguyên vật liêu nhóm giáp xác

Thông Tut R œ[W/ A p Bi A [Wm/ B C[kJ/ | DỊ[kJ1/

liéu

Tém sa | -1,21 | 6.107 8,1 0,543 | 787,5 | 0,09 | 18,515.10° | 3/4645 | 2502 | -1,572 Tém -1,18 | 6.107 8,1 0,527 | 789,2 | 0,092 | 18,475.10° | 3,4501 | 24853 | -1,561

bac

Tôm thé | -1,17 6.10” 8,1 0,561 788,4 | 0,086 18,493.10° 3,4589 | 249,07 | -1,563

Bang 3 Cac théng sé T, va t x4c dinh bang thyc nghiém cia tom su

Bang 4 Cac théng sé T, va 1 x4c dinh bang thyc nghiém cia tém bac

-1,18 0 0 0

- 3 0,197 0,031256 3,125577

- 6 0,698 0,142289 14,22891

- 8 1,199 0,218089 21,80889 -12 11,6899 0,374147 37,41466

-20 3,18 0,705404 70,5404 -24 3,756 0,881429 88,14293 -25 44,0317 0,926595 92,65954 -26 4,205 0,972241 97,22408 -26,4 4,27432 0,990635 99,0635

Bang 5 Cac thong s6 T, va t xác định bằng thực nghiệm của tôm thẻ

-1,17 0 0 0 -3 0,21 0,042049 4,204927

- 6 0,705 0,152706 15,27056 -8 1,23 0,228248 22,82479 -12 1,708 0,383776 38,3775 6 -16 2,67 0,545531 §4,55313 -20 3,189 0,713908 71,39082 -24 3,76 0,889336 88,9336 -25 4,047 0,934349 93,43489 -26 4,2204 0,979839 97,98394 -26,3 4,27242 0,993581 99,35809

Trang 64

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 11, SỐ 09 - 2008 Xây dựng hàm r = f(T): Khi xây dựng hàm tr = f{T) quan hệ giữa thời gian (t) với nhiệt

độ vật liệu (T,) trong quá trình lạnh đông ở điều kiện Tọ = - 45°C = const, phải tiến hành thực nghiệm trên HTL hai cấp nén DL-3 để xác định được T và t, xem kết quả ẩo đạc tại cột 1 [T,j, cột 2 [tỷ ở bảng 3, 4, 3

Điểm đóng băng (Tic) của tôm sú, tôm bạc và tôm thẻ xác định bằng thực nghiệm, xem bang 2 (phương pháp xác định điểm dong bang của nước trong vật liệu ám với các thông số nhiệt - vật ly sẽ được công bố ở lan tiép theo) Từ số liệu thực nghiệm ở bảng 3, 4, 5 chúng tôi xây dựng hàm thực nghiệm + = f(T) trên phần mềm Excel, xem hình 4, 5, 6 Rỏ ràng quan hệ thời gian r và nhiệt độ vật liệu Te trong quá trình làm lạnh đông thay đổi theo quy luật hàm đa

thức parabol, các hệ số: ay, bạ, cị được xác định, xem bảng 6 Sau đó thay vào công thức (13)

để tính toán xác định tỷ lệ nước đóng băng @[%] theo nhiệt độ lạnh đông của vật liệu T[°C]

Bang 6 Hàm thực nghiệm + = f(T) và các hệ số al, b1, c1 của tôm sú, tôm bạc và tôm thẻ

Vật liệu Hàm thực nghiệm + = f(T) Các hệ số R2 lạnh đông

Tômsú | t= f(T) = 0,0001.T2 — 0,1724.T — 0,2752 | a; = 0,0001; 0,9959

bị =- 0,1724;

cị = -0,2752

Tôm bạc | t= f(T) = 0,0001.T2 — 0,1734.T — 0,3008 | a1 = 0,0001; 0,9958

bị =- 0,1734;

c¡ — -0,3008 Tômthẻ | t=f(T) = 0,0001.T2 — 0,1735.T — 0,2880 | a; =0,0001; 0,9957

bị =- 0,1735;

c¡ = -0,2880

Xác định tỷ lệ nước đóng băng: viết chương trình trên EXCEL hoặc MATLAB cho công thức (13) chạy trên máy tính sẽ cho kết quả tính toán xem (gi cột 3 ƒ @ j và cột 4 [@.100] ở bang 3, 4, 5

Him muc tiéu- Toe so

iG

y =0C00xŸ D1 724x D7752,

~~ a’ 09989

| Ceves! —=—Prir a Nhiệt đó, [ Ũ ]

Hình 4 Hàm + = f(T) tém sa

= Ham muc t#u- Tom bac

= y = 0.00014" 0.17340 - 03006 -

= = w

= : <

és “>,

— = 4

SG —.S =

* ' x ' —

x 40 30 -30 -10 94

Cement Poly (Gertet! | Nhiee a, [1 I

Hình 5 Hàm + = f(T) tôm bạc

= Haui iạc t@ - Tôwa bạc

z y ~O0Q001x”.21735x.0291 -

2 xa R? 0.9957 7

2 _Nx

——— ae - * +

— =,

có aa 3d -20 Ad of Seren] —Poty (Sectert)) Niet đọ, | C©|

Hình 6 Hàm + = f(T) tôm thẻ

3.2 Bàn luận

“_ Qua thực nghiệm rất nhiều lần với đối tượng nhóm giáp xác (ôm sử, tôm bạc và tôm thẻ) trên HTL DL-3 chạy cho tủ cấp đông gió, chúng tôi đã nhận thấy rằng: qui luật thay đổi giữa thời gian r [h] và nhiệt độ vật liệu T.[°C] trong quá trình làm lạnh đông là qui luật hàm đa thức parabol: t = f(T) = ayT” + bịT + c¡ với độ chính xác R” > 99,5% chứ không phải theo qui luật hàm mũ Vì vậy, để xác định tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ lạnh đông của vật liệu nhóm nay 1a bang céng thitc (13) đã được thiết lập

= Két qua nghién cứu cho thấy, tỷ lệ nước đóng băng không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian lạnh đông, hệ số tỏa nhiệt của môi trường (tùy thuộc vào tủ câp đông gió, cấp đông tiếp xúc, cấp đông nhanh) mà còn phụ thuộc vào bề dày, tính chất nhiệt — vật lý của vật liệu, xem công thức (13)

= Một số công trình nghiên cứu của Heiss đã công bố: đối với vật liệu (75+79,5)% ẩm ở dạng keo xốp trong đó có 6,1% ẩm tự do qua lại màng tế bảo thì kết tỉnh ở t = -1 + -1,5°C; 65,5% ẩm tự do nằm trong tế bảo thì kết tinh ở t = -1,5 + -200C; 7,5% ẩm liên kết thì kết tinh

ở t= -20 + -65°C TLTK [3], [4] điều đó chứng tỏ phương pháp xác định tỉ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ lạnh đông ở trên có độ tin cậy rất cao

= Mét van dé cần nói ở day, nếu khi ta thực hiện quá trình lạnh đông bằng HTL cấp đông nhanh IQF lúc đó nhiệt độ môi trường làm lạnh đông âm rất sâu T0 = (-70 + -60)°C, hệ

số tỏa nhiệt thay đổi, độ biến thiên nhiệt độ theo thời gian Xảy ra rất nhanh, có nghĩa: TẾ Tc

giảm nhanh, T; = 0,5.(T¿ + T,) giảm nhanh theo thời gian lạnh đông Vì vậy làm cho đường

parabol t = f(T) = a;T? + b,T +c; c6 d6 déc hon, hé sé al tang, trong khi đó Tọ giảm, do đó tỷ

lệ nước đóng băng gần như không thay đổi, TLTK [2]

Trang 66

TAP CHi PHAT TRIEN KH&CN, TẬP 11, SỐ 09 - 2008

“Từ kết quả nghiên cứu nảy chúng tôi cung cấp cho các nhà kỹ thuật —- công nghệ phương pháp tính toán thiết kế, chế tạo thiết bị đo tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ lạnh đông của vật liệu âm mà hiện nay trên thị trường chưa có và đóng góp một phần phát triển cho

ngành phân tích, đồng thời giúp cho việc tính toán thiết kế, chế tạo các HTL làm lạnh đông sản phẩm và các HT-STH một cách tính xác hơn, giúp cho việc xác định chế độ công nghệ sấy thăng hoa dễ dàng hơn

4.KÉT LUẬN

Hiện nay, các nhà máy, xí nghiệp chế biến lạnh đông thực phẩm thông thường lạnh đông ở nhiệt độ (-45+ -30)° C tuy theo loai san phẩm, sau đó lay mau va kiém tra vi sinh, thay vi sinh

bị giết chết hoặc mất khả năng sinh trưởng và phát triển là đạt, TLTK [1], [2], [4], [5] va

không biết được lạnh đông đến nhiệt độ nào là tối ưu Vì thế việc nghiên cứu đưa ra phương pháp xác định tỷ lệ nước đóng băng theo nhiệt độ lạnh đông là một giải pháp về mặt công nghệ rất thiết thực, qua đó sẽ xác định nhiệt độ lạnh đông tối ưu, tại đó nước tự do đóng băng hoàn toàn vi sinh vật mắt môi trường sống sẽ bị giết chết

Kết quả nghiên cứu cho thấy, đối với nhóm giáp xác (ôm sú, ôm bạc và tôm thé) thi lạnh đông ở nhiệt độ mơi trường Tọ = -45°C, khi đó nhiệt độ lạnh đông tối ưu của vật liệu âm T.[°C] nhóm giáp xác dao động trong khoảng như sau:

- Đối với tôm sú: T.= (-25 + -22,5)°C luc dé: T, = (-18 + -15)°C, Ty = (-32 + -30)C là đạt, khi đó tỷ lệ nước đóng băng @= (79,98 +93,18)2⁄% xem bảng 3, và nước tự do đóng băng

hoàn toan

- Đối với tôm bạc: T;= (-25,5 + -23)°C lúc đó: T; = (-18,5 + -16)°C, T; = (-32,5 + -30)°C

là đạt, khi đó tỷ lệ nước đóng băng w = (79,87 +92,98)% xem bảng 4, và nước tự do đóng băng hoàn toàn

- Đối với tôm thẻ: T, = (-25 + -22,8)°C lúc đó: Tc = (-18 + -15,8)°C, Ty = (-32 + -29,8)°C

là đạt, khi đó tỷ lệ nước đóng băng ø = (79,86 +93,43)% xem bảng 5, và nước tự do đóng băng hoàn toàn